Metan z węgla lepszy od atomu i gazu z łupków

Co roku przy eksploatacji węgla kamiennego uwalnia się niespełna 900 mln m sześc. metanu. Niespełna trzecia część (ok. 270 mln m sześc.) jest wychwytywana w specjalne instalacje, pozostała idzie w powietrze. Ujęty metan jest wykorzystywany w ponad połowie - do produkcji ciepła, prądu i chłodu dla kopalń. Prof. Jan Drzewiecki z GIG wskazuje jednak, że to zaledwie promil możliwości, jakie daje energetyce polski metan.

- Udokumentowane zasoby metanu w Polsce gwarantują niezależność energetyczną kraju - wskazał profesor, podkreślając, że rozwinięcie na szeroką skalę energetyki opartej na metanie byłoby wprawdzie w początkowej fazie kosztowne, ale wielokrotnie tańsze niż spodziewane nakłady na rozwój energetyki jądrowej (ponad 50 mld zł), eksploatację gazu z łupków (ok. 220 mld zł) czy wykorzystanie technologii zgazowania węgla w złożu.

Metan to gaz pochodzenia organicznego; stanowi ponad 90 proc. gazu ziemnego. W polskich złożach węgla występuje jako gaz prawie czysty, czyli z minimalną domieszką innych gazów. Z ok. 250 mld m sześc. geologicznych zasobów tego gazu ok. 95 mld m sześc. to zasoby bilansowe, które potencjalnie nadają się do eksploatacji. Niespełna trzecia część z nich (29,8 mld m sześc.) jest w obszarach czynnych kopalń węgla kamiennego. Najłatwiej i najtaniej byłoby eksploatować metan w centralnej i południowej części Górnego Śląska, gdzie pokłady węgla są bardzo silnie metanowe.

- Nawet szacunkowa ilość metanu, która nie uwzględnia wszystkich pokładów węgla, wskazuje, że metan ze złóż węgla kamiennego należy traktować jako rzeczywisty, dostępny i niezwykle atrakcyjny surowiec energetyczny - ocenił prof. Drzewiecki, podkreślając, że metan jest surowcem zdefiniowanym pod każdym względem: naukowcy znają jego lokalizację i zasobność oraz wiedzą, jakie warunki należy stworzyć, aby nastąpiła jego desorpcja, czyli uwolnienie.

Metanowe pokłady węgla są ośrodkami porowatymi; w uproszczeniu - są to wzajemnie z sobą połączone mikrozbiorniki, wypełnione metanem. Jednocześnie metan ukryty jest w ściankach takich zbudowanych z węgla zbiorników. Może on zostać uwolniony jedynie w przypadku ich rozbicia. Węgiel, jako ośrodek porowaty zawierający metan, ma bardzo małą przepuszczalność.

- Proces desorpcji metanu, czyli jego uwolnienia w wyniku zniszczenia węgla o tak małej przepuszczalności, możemy sobie wyobrazić jak przedmuchiwanie metanem sitka o oczku od stu do tysiąca razy mniejszym od milimetra, co jest niezwykle trudne w przypadku nienaruszonego pokładu węgla, ale znacznie łatwiejsze niż w łupkach, w których wielkość oczka jest nawet tysiąc razy mniejsza niż w węglu. Aby gaz mógł przemieszczać się znacznie swobodniej, należy złoże odpowiednio wcześnie zeszczelinować, czyli udrożnić - wyjaśnił prof. Drzewiecki.

Jednak samo wykonanie otworu do pokładu węgla nie jest jeszcze sposobem na jego odmetanowanie. Potrzebna byłaby bardzo gęsta sieć otworów wiertniczych, co jest kosztowne, a dla węgla o małej zwięzłości (jak w Polsce) - technicznie trudno wykonalne. Dla takich pokładów potrzebne są zatem inne metody skutecznego odmetanowania. W ocenie profesora, nie jest to jednak przeszkoda do eksploatacji polskiego metanu na dużą skalę. Potrzebny byłby jednak specjalny program służący rozwojowi takiego przedsięwzięcia.

- Obecnie nie ma strategicznego programu przemysłowego drenażu metanu ani z aktualnie eksploatowanych pokładów, ani - co szczególnie istotne dla energetyki - z pokładów przewidzianych do eksploatacji w przyszłych okresach. Tymczasem jego wdrożenie mogłoby w zasadniczy sposób poprawić bilans energetyczny kraju i zbliżyłoby naszą energetykę do dywersyfikacji surowców energetycznych, gdzie po jednej trzeciej stanowiłyby: węgiel, gaz i źródła odnawialne - wskazał profesor.

Jego zdaniem opracowanie takiego programu jest "potrzebą chwili". - Musi to jednak być program, gdzie środki byłyby przeznaczone na opracowanie technologii opartej na sprawdzonych metodach zeszczelinowania pokładów i udrażniania górotworu, a nie kolejny raz na dokumentowanie złóż metanu już udokumentowanych czy ich metanonośności, albo tworzenie technologii jego pozyskiwania opartych na rozwiązaniach nieprzystających do polskich warunków - podkreślił prof. Drzewiecki.

Naukowcy z GIG wskazują, że aby Polska mogła w krótkim czasie eksploatować metan na skalę przemysłową, musiałaby m.in. włączyć sieci odmetanowania z kopalń do systemu lokalnych i krajowych gazociągów. To proste pod względem technicznym, ale trudne formalnie, bo wymaga uzgodnień między zakładami górniczymi i dystrybutorem gazu oraz jego odbiorcami, w tym energetyką. Konieczny byłby też właściwy dobór i modyfikacja dostępnych technologii destrukcji skał, aby pozyskać metan. Inny warunek to rozpoczęcie wierceń odmetanowujących pokłady, które nie są w kopalniach udostępnione wyrobiskami chodnikowymi.

- Zrealizowanie takich prac, oprócz pozyskania alternatywnego dla węgla surowca energetycznego, pozwoliłoby na poprawę bezpieczeństwa pracy, redukcję kosztów bieżącej profilaktyki metanowej czy przekwalifikowanie pokładów metanowych do niższej kategorii tego zagrożenia. To z kolei powinno przełożyć się na obniżenie kosztów wydobycia węgla, czyli podniesienie jego konkurencyjności - uważa prof. Drzewiecki.

Naukowiec wskazał, że istnieją polskie technologie szczelinowania skał, a także ich skutecznego uszczelniania czy rekonsolidacji w kopalniach. Takie technologie mogą mieć decydujące znaczenie dla bezpiecznej, ale odsuniętej w czasie eksploatacji pokładów silnie spękanych drenażem metanu.

- Potrafimy skutecznie izolować, kontrolować i gasić ogniska pożarowe w pokładach węgla - także metanem. Z punktu widzenia stosowanych technologii górniczych nie ma zatem większych przeszkód, aby kopalnię bądź jej część przeznaczyć także na zbiornik metanu, a nawet doprowadzić do sytuacji, kiedy zakład górniczy, w miarę potrzeb rynku, np. jego nasycenia węglem kamiennym, byłby producentem jednocześnie bądź zamiennie węgla czy metanu - podsumował profesor.

Jego zdaniem polscy naukowcy i inżynierowie mają dostateczną wiedzę i umiejętności, aby pozyskiwać metan także w procesie podziemnej syntezy węgla czy z formacji łupkowych. Jednak każda z tych technologii wymaga olbrzymich nakładów na opracowanie całkowicie nowych technologii, natomiast drenaż metanu ze złoża węgla kamiennego jest stosunkowo prosty, a modyfikacja technologii w tym zakresie byłaby wielokrotnie tańsza.

Marek Błoński